钴(27Co)的常见化合价有+2、+3等,均容易形成相应配离子,如[Co(NH3)6]2+、[Co(NH3)6]3+。[Co(NH3)6]2+,脱除烟气中NO的机理如图:

Ⅰ.活化氧气:[Co(NH3)6]2+在氨水中与氧气作用生成具有强氧化性的微粒X(其中Co的化合价为+3),X的结构如图所示。
(1)用“□”标识出X中体现强氧化性的基团:
。
Ⅱ.配位[Co(NH3)6]2+较钴的其它配位离子易吸收NO生成[Co(NH3)5NO]2+,将NO由气相转入液相。溶液的pH对NO的配位脱除率的影响如图所示。

(2)图中pH=9.75时,NO脱除率较低,其原因可能是 [Co(NH3)6]2+在pH相对较低的溶液中不稳定[Co(NH3)6]2+在pH相对较低的溶液中不稳定。
Ⅲ.氧化吸收:[Co(NH3)5NO]2+被X氧化为[Co(NH3)5NO2]2+,[Co(NH3)5NO2]2+在氨水中生成硝酸铵和亚硝酸铵,达到脱除NO的效果。
(3)用活性炭作催化剂、水作还原剂可实现[Co(NH3)6]2+的再生,维持溶液脱除NO的能力,可能机理如图所示。

已知:活性炭表面既有大量的酸性基团,又有大量的碱性基团。溶液的pH对活性炭表面所带电荷有影响。pH>6.5时带负电荷,pH越高,表面所带负电荷越多;pH<3.5时带正电荷,pH越低,表面所带正电荷越多。
①由步骤(ii)可知活性炭表面有大量的 酸性酸性(填“酸性”或“碱性”)基团。
②写出步骤(iii)的离子反应方程式:4Co3++2H2O=4Co2++4H++O2↑4Co3++2H2O=4Co2++4H++O2↑。
(4)一定温度下,pH对再生反应的影响如图所示。

①当pH<3.5时,[Co(NH3)6]3+的转化率随pH的减小而降低的原因是pH越低,活性炭表面所带正电荷越多,与[Co(NH3)6]2+静电斥力增加,不利于[Co(NH3)6]2+的催化还原pH越低,活性炭表面所带正电荷越多,与[Co(NH3)6]2+静电斥力增加,不利于[Co(NH3)6]2+的催化还原。当pH>6.5时,[Co(NH3)6]3+的转化率随pH的增大而降低的原因是 pH增加,[Co(NH3)6]2+的解离受到抑制,不利于[Co(NH3)6]2+的催化还原pH增加,[Co(NH3)6]2+的解离受到抑制,不利于[Co(NH3)6]2+的催化还原。
(5)一定pH下,反应相同时间,[Co(NH3)6]3+的转化率随温度的升高而增大,可能的原因是 温度升高,反应速率加快,有利于反应的转化率;温度升高有利于[Co(NH3)6]2+的解离,有利于Co3+的生成;温度升高,氧气在水中的溶解度下降,有利于反应产物氧气从活性炭表面脱除温度升高,反应速率加快,有利于反应的转化率;温度升高有利于[Co(NH3)6]2+的解离,有利于Co3+的生成;温度升高,氧气在水中的溶解度下降,有利于反应产物氧气从活性炭表面脱除。(至少答出2点)


【考点】配合物与超分子.
【答案】
;[Co(NH3)6]2+在pH相对较低的溶液中不稳定;酸性;4Co3++2H2O=4Co2++4H++O2↑;pH越低,活性炭表面所带正电荷越多,与[Co(NH3)6]2+静电斥力增加,不利于[Co(NH3)6]2+的催化还原;pH增加,[Co(NH3)6]2+的解离受到抑制,不利于[Co(NH3)6]2+的催化还原;温度升高,反应速率加快,有利于反应的转化率;温度升高有利于[Co(NH3)6]2+的解离,有利于Co3+的生成;温度升高,氧气在水中的溶解度下降,有利于反应产物氧气从活性炭表面脱除

【解答】
【点评】
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